一種高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及提供一種高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料，其由共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、氫化聚苯乙烯?丁二烯?苯乙烯三嵌段共聚物、交聯乙烯?α烯烴共聚物、硅烷交聯劑、成核劑、抗氧劑與加工助劑制備而成，且共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、耐寒增韌劑、交聯乙烯?α烯烴共聚物的重量總和為100份。本發明的高耐熱高耐寒透明聚丙烯材料，具有良好的剛性、低溫韌性、耐熱性，保持塑料良好的透光性，制得的制件透光率達40%以上，注塑、吹塑制得的中空制件成型良好，破損率低，使用時效長，可用于生產透明中空壺體。
【專利說明】
一種高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及一種高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯作為通用熱塑性塑料中增長最快的品種，在經濟建設和人民生活中的地位 日益重要，在汽車工業、家用電器、電子、包裝及建材、家具等方面具有廣泛的應用。聚丙烯 分為共聚聚丙烯和均聚聚丙烯，該兩種不同聚合方式的材料性能有較大差異，其中均聚聚 丙烯具有透明性高，剛性強等優點，但同時其具有韌性差、尺寸穩定性差、低溫易發脆和易 老化等缺點，限制了其適用范圍；而共聚聚丙烯，具有耐熱性能好、尺寸穩定性好、加工性能 好以及低溫韌性好的優點，但不少共聚聚丙烯存在低透明度低、低剛性等缺點。
[0003] 目前對于不少對耐熱性、耐寒性要求較高的制品，單純的原料聚丙烯不能很好的 達到要求，需要經過改性將共聚聚丙烯和均聚聚丙烯的良好性能結合到一起，從而發揮聚 丙烯更大的優勢。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的就是提供一種高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料及其制備方法，通過 本發明制得到的聚丙烯復合材料材料，具有良好的低溫韌性和耐熱性，透明度可達43%以 上，可用于生產透明中空壺體，如洗車冷卻液壺。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種高韌、高耐寒的透明聚丙烯材 料，由以下組份按重量份制備而成： 共聚聚丙烯 30~55份； 均聚聚丙烯 30~65份； 氫化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS) 2~11份； 交聯乙烯-α烯烴共聚物 5~15份， 成核劑 0.15~0.35份； 硅烷交聯劑 1.6~2.9份； 抗氧劑 0.4~0.65份； 加工助劑 0.4~1.5份； 所述的共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、耐寒增韌劑、交聯乙烯烯烴共聚物的重量總和為 100 份。
[0006] 進一步方案，所述的共聚聚丙烯為透明、無規共聚聚丙烯，在230Γ/2.16kg條件下 的熔融指數為〇 . l_4g/10min;所述的均聚聚丙烯在230°C/2.16kg條件下的熔融指數0.1-5g/10min〇
[0007] 進一步方案，所述的交聯乙烯_α烯烴共聚物是由100份乙烯_α烯烴共聚物、0.6~ 2.8份交聯引發劑、0.3~0.45份抗氧劑和0.3~0.45份潤滑劑進行混合、熔融交聯擠出、拉條、 切粒制得。
[0008] 進一步方案，所述的乙烯-α烯烴共聚物為乙烯-α丁烯共聚物或乙烯-α辛烯共聚 物;所述的交聯引發劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二苯甲酰中的一 種。
[0009] 進一步方案，所述的成核劑為二(3,4_二甲基苯亞甲基）山梨醇、2,2_亞甲基雙(4， 6-二叔丁基苯基)磷酸鈉、6-奈二甲酰胺基化合物中的任一種。
[00?0]進一步方案，所述的硅烷交聯劑由乙烯基二甲氧基硅烷、過氧化二異丙苯與^月 桂酸二正丁基錫按質量比為1.5~2.6:0.05~0.3:0.05~0.2組成。
[0011] 進一步方案，所述抗氧劑是由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇 酯、亞磷酸三（2,4-_二叔丁基苯基）酯與硫代二丙酸雙十八醇酯按質量比為1:2:1復配構 成。
[0012] 進一步方案，所述的加工助劑由白礦油與乙撐雙硬脂酰胺按質量比為1:1復配構 成。
[0013] 本發明的另一個發明目的是提供上述高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料的方法，包 括以下步驟： (1) 將共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、交聯乙烯-α烯烴共聚物、硅烷交聯劑、氫化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、抗氧劑、加工助劑、成核劑按配比倒入溫控高速混合機中混 合5-10min，得預交聯的預混料;所述混合機的溫度為75-90°C、轉速為500-800r/min; (2) 將（1)中預混料喂入雙螺桿擠出機中先預加熱2~4分鐘，再經抽真空、擠出、水冷、 切粒及干燥，即制得高耐熱、耐寒的透明聚丙烯材料;其中雙螺桿擠出機的轉速為300~500 轉/分，溫度為170~210°C。
[0014] 本發明與現有技術相比具有下列優點： (1) 本發明將共聚聚丙烯和均聚聚丙烯進行有效地組合，使制備的材料在韌性、剛性和 耐熱性方面達到平衡； (2) 在硅烷交聯劑作用下，硅烷交聯劑分解產生自由基，引發聚丙烯和SEBS大分子之間 發生化學交聯反應，在大分子鏈之間形成化學鍵，而形成網狀體型結構；另外，交聯乙烯-α 烯烴共聚物比未交聯的乙烯-α烯烴共聚物具有更好的增韌效果。
[0015] (3)成核劑的添加，使高聚物的晶核增加，結晶速度加快，結晶的晶體細微化，透明 性增加，綜合作用下，能大幅提高最終產品的剛性、低溫韌性、耐熱性、透明性。
[0016] (4)本發明制得的聚丙烯材料，因其中添加有成核劑，從而縮短同類制品的成型周 期，提尚生廣效率； (5)本發明制得的聚丙烯材料，在注塑、吹塑制得的中空制件成型良好，破損率低，使用 時效長;且具有良好的低溫韌性和耐熱性，透明度可達43%以上，可用于生產透明中空壺體， 如洗車冷卻液壺。
[0017] (6)本發明的制備方法合理、工藝簡單、安全環保。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合實施例對本發明作進一步描述，以下實施例僅是對本發明進行說明而非 對其加以限定。
[0019]在實施例中，各物性的測試方法分別如下： 熔體流動速率根據GB/T 3682-2000進行測試； 拉伸強度、斷裂伸長率根據GB/T 1040.2-2006進行測量； 彎曲強度、彎曲模量根據GB/T 9341-2008進行測量； 懸臂梁缺口沖擊強度根據GB/T 1843-2008進行測量； 負荷變形溫度根據GB/T 1634.2-2004進行測量； 溫卡軟化溫度根據GB/T 1633-2000進行測量； 實施例中所使用的硅烷交聯劑由乙烯基三甲氧基硅烷、過氧化二異丙苯與二月桂酸二 正丁基錫按質量比為1.5~2.6:0.05~0.3:0.05~0.2組成。
[0020] 所述抗氧劑是由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯（1010)、亞 磷酸三(2,4_二叔丁基苯基)酯（168)以及硫代二丙酸雙十八醇酯(DSTDP)按質量比為1:2:1 復配構成。
[0021]所述加工助劑由白礦油與乙撐雙硬脂酰胺(EBS)按質量比為1:1復配構成。
[0022] 交聯乙烯_α烯烴共聚物是通過下面方法制備而成:將100份Ρ0Ε 7467、0.6份DCP、 〇. 15份抗1010、0.15份抗168、0.2份Ε525、0.1份硬脂酸鈣放入高速混合機中進行混合2分 鐘，將混合好的混合物加入雙螺桿擠出機中進行熔融交聯擠出、拉條、切粒，最終得交聯乙 烯-α烯烴共聚物。
[0023] 共聚聚丙烯 30~55份； SEBS 2-11 均聚聚乙烯 40~65份； 交聯乙烯-α烯烴共聚物 5~15份， 實施例1 將共聚聚丙烯30份、均聚聚丙烯63份、耐寒增韌劑SEBS為2份、交聯乙烯-α烯烴共聚物5 份，成核劑ΝΑ-11為0.25份，抗氧劑0.5份，加工助劑0.6份放入溫控高速混合機中混合6min， 攪拌機溫度控制在80 °C，轉速600r/min，得到預混料； 再將預混料喂入雙螺桿擠出機中，預加熱3分鐘后經抽真空擠出、水冷、切粒、干燥、混 勻，即可制得用于制備汽車保險杠的再生材料，其中擠出機的預融區170°C，第一熔融區180 °C，第一高溫剪切區190°C，第二高溫剪切區210°C，第二熔融溫區205°C，出料口熔融溫區 195°C，螺桿轉速為300轉/分。
[0024] 實施例2 將共聚聚丙烯43份、均聚聚丙烯40份、交聯乙烯-α烯烴共聚物15份、耐寒增韌劑SEBS為 2份，成核劑3988為0.15份，抗氧劑0.56份，加工助劑1.2份放入溫控高速混合機中混合 8min，攪拌機溫度控制在75 °C，轉速800r/min，得到預混料； 再將預混料喂入雙螺桿擠出機中，預加熱3分鐘后經抽真空擠出、水冷、切粒、干燥、混 勻，即可制得用于制備汽車保險杠的再生材料，其中擠出機的預融區175°C，第一熔融區185 °C，第一高溫剪切區190°C，第二高溫剪切區205°C，第二熔融溫區200°C，出料口熔融溫區 195°C，螺桿轉速為450轉/分。
[0025] 實施例3 將共聚聚丙烯43份、均聚聚丙烯50份、交聯乙烯-α烯烴共聚物5份、耐寒增韌劑SEBS為2 份，成核劑TMB-4為0.35份，抗氧劑0.4份，加工助劑0.8份放入溫控高速混合機中混合5min， 攪拌機溫度控制在80 °C，轉速500r/min，得到預混料； 再將預混料喂入雙螺桿擠出機中，預加熱3分鐘后經抽真空擠出、水冷、切粒、干燥、混 勻，即可制得用于制備汽車保險杠的再生材料，其中擠出機的預融區175°C，第一熔融區185 °C，第一高溫剪切區195°C，第二高溫剪切區210°C，第二熔融溫區205°C，出料口熔融溫區 195°C，螺桿轉速為500轉/分。
[0026] 實施例4 將共聚聚丙烯58份、均聚聚丙烯30份、交聯乙烯-α烯烴共聚物10份、耐寒增韌劑SEBS為 2份，成核劑3988為0.2份，抗氧劑0.48份，加工助劑1份放入溫控高速混合機中混合9min，攪 拌機溫度控制在90 °C，轉速650r/min，得到預混料； 再將預混料喂入雙螺桿擠出機中，預加熱3分鐘后經抽真空擠出、水冷、切粒、干燥、混 勻，即可制得用于制備汽車保險杠的再生材料，其中擠出機的預融區175°C，第一熔融區185 °C，第一高溫剪切區195°C，第二高溫剪切區210°C，第二熔融溫區205°C，出料口熔融溫區 195°C，螺桿轉速為350轉/分。
[0027]分別對上述實施例1-4得到的產品按前述標準進行物性檢測，其性能如下表1所 示： 表1:_
由表1實施例結果可以看出，通過交聯所制得到的聚丙烯復合材料材料，具有良好的低 溫韌性和耐熱性，透明度可達43%以上，可用于生產透明中空壺體，如洗車冷卻液壺等。此外 本發明，與純使用均聚聚丙烯或純共聚聚丙烯相比，改善了均聚聚丙烯韌性差、純共聚聚丙 烯耐熱性不足、透明度差的缺點。
[0028]這些實施例僅用于說明本發明而不應該限制本發明的范圍。此外，在閱讀了本發 明所述內容之后，本領域技術人員對本發明做各種等價形式的改動或修改，這些等價形式 同樣屬于本申請的權利要求書所限定的范圍。
【主權項】
1. 一種高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于：由以下組份按重量份制備而成： 共聚聚丙烯 30~55份； 均聚聚丙烯 30~65份； 氫化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物 2~11份； 交聯乙烯-α烯烴共聚物 5~15份， 成核劑 0.15~0.35份； 硅烷交聯劑 1.6~2.9份； 抗氧劑 0.4~0.65份； 加工助劑 0.4~1.5份； 所述的共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、耐寒增韌劑、交聯乙烯烯烴共聚物的重量總和為 100 份。2. 根據權利要求1所述的高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的共聚聚 丙烯為透明、無規共聚聚丙烯，在230°C/2.16kg條件下的熔融指數為0.1-4g/10min;所述的 均聚聚丙烯在230°C/2.16kg條件下的熔融指數0. l-5g/10min。3. 根據權利要求1所述的高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的交聯乙 烯-α烯烴共聚物是由100份乙烯-α烯烴共聚物、0.6~2.8份交聯引發劑、0.3~0.45份抗氧劑 和0.3~0.45份潤滑劑進行混合、熔融交聯擠出、拉條、切粒制得。4. 根據權利要求2所述的高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的乙烯-α 烯烴共聚物為乙烯丁烯共聚物或乙烯_α辛烯共聚物;所述的交聯引發劑為過氧化二異丙 苯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二苯甲酰中的一種。5. 根據權利要求1所述的高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的成核劑 為二（3,4_二甲基苯亞甲基）山梨醇、2,2_亞甲基雙(4,6_二叔丁基苯基)磷酸鈉、6-奈二甲 酰胺基化合物中的任一種。6. 根據權利要求1所述的高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的硅烷交 聯劑由乙烯基三甲氧基硅烷、過氧化二異丙苯與二月桂酸二正丁基錫按質量比為1.5~ 2 · 6:0 · 05 ~0 · 3:0 · 05 ~0 · 2 組成。7. 根據權利要求1所述的高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述抗氧劑是 由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亞磷酸三(2,4一二叔丁基苯基)酯 與硫代二丙酸雙十八醇酯按質量比為1:2:1復配構成。8. 根據權利要求1所述的高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料，其特征在于:所述的加工助 劑由白礦油與乙撐雙硬脂酰胺按質量比為1:1復配構成。9. 一種制備如權利要求1 一 7任一項所述的高韌、高耐寒的透明聚丙烯材料的方法，其 特征在于:包括以下步驟： (1) 將共聚聚丙烯、均聚聚丙烯、交聯乙烯-α烯烴共聚物、硅烷交聯劑、氫化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、抗氧劑、加工助劑、成核劑按配比倒入溫控高速混合機中混 合5-10min，得預交聯的預混料;所述混合機的溫度為75-90°C、轉速為500-800r/min; (2) 將（1)中預混料喂入雙螺桿擠出機中先預加熱2~4分鐘，再經抽真空、擠出、水冷、 切粒及干燥，即制得高耐熱、耐寒的透明聚丙烯材料;其中雙螺桿擠出機的轉速為300~500 轉/分，溫度為170~210°C。
【文檔編號】C08L23/14GK106009252SQ201610338340
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月22日
【發明人】王剛
【申請人】王剛